Rolul acoperișurilor verzi în construcțiile nZEB
La nivel urban, acoperișurile și pereții verzi susțin ecosistemele prin atenuarea efectului de insulă de căldură, gestionarea apelor, reducerea zgomotului și îmbunătățirea calității aerului.
În decursul ultimilor ani, urbanizarea accelerată, sursele poluante și industriile au generat fenomenul cunoscut sub denumirea de Insulă de Căldură Urbană (UHI),contribuind la încălzirea globală. Această insula de căldură reprezintă o creștere a temperaturilor în zonele urbane, dens populate, comparativ cu mediul rural înconjurător. Impactul negativ al UHI poate fi cuantificat pentru proiectarea adecvată a instalațiilor și evaluarea consumului de energie al clădirilor, și
necesită intervenții eficiente pentru atenuarea și reducerea consecințelor asupra mediului și sănătății umane.
Deoarece UHI conduce la o majorare a consumului de energie al clădirilor, în special în timpul verii, controlul temperaturilor interioare devine crucial. Totuși, mediul extern este greu de gestionat, iar soluțiile se orientează către intervenții care să diminueze efectele poluării și să stabilească condiții climatice confortabile. Temperaturile ridicate din mediul urban, în special în perioada estivală, pot avea consecințe semnificative asupra sănătății și vieții de zi cu zi, și evidențiază necesitatea luării unor măsuri adecvate.
Decarbonizarea sectorului energetic reprezintă o prioritate în atingerea obiectivelor climatice și energetice. Directiva privind performanța energetică a clădirilor stabilește că toate clădirile noi din Europa trebuie să aibă o performanță energetică foarte ridicată, în care necesarul de energie este aproape zero (nZEB) începând cu anul 2021. Aceasta se încadrează în contextul politicilor europene care promovează eficiența energetică și sursele regenerabile pentru a realiza un continent neutru din punct de vedere climatic până în 2050, conform European Green Deal (Pactul Verde European).
Sectorul construcțiilor are o pondere semnificativă în consumul total de energie și în emisiile de carbon din Europa, responsabil fiind pentru 40%, respectiv 32% din acestea. Îmbunătățirea performanței energetice a clădirilor reprezintă un obiectiv important al Uniunii Europene, etapizat pentru 2020 și 2030, urmărind reducerea consumului de energie cu 20%, diminuarea emisiilor de carbon cu 20%, și creșterea utilizării energiei regenerabile cu 20%. Obiectivele pentru 2030 vizează reducerea emisiilor interne de carbon cu 40% și scăderea consumului de energie cu 25%.
Legislația europeană privind performanța energetică a clădirilor a fost consolidată prin reformarea Directivei privind energia din surse regenerabile. Aceste acte normative au impus statelor membre să asigure că toate clădirile noi devin nZEB până la sfârșitul anului 2020. În același context, Comisia Europeană propune ca cel puțin 27% din consumul de energie al UE să provină din surse regenerabile până în 2030.
În concordanță cu reglementările europene, în România, Legea nr. 372/2005 privind performanța energetică a clădirilor prevede că noile construcții trebuie să atingă niveluri aproape zero de consum de energie din surse convenționale până la sfârșitul anului 2020. Pentru clădirile noi din proprietatea/ administrarea autorităților publice, recepționate după 31 decembrie 2018, este valabilă aceeași cerință. Această reglementare evidențiază angajamentul României de a contribui la obiectivele europene de eficiență energetică și reducere a emisiilor de carbon.
Construirea de clădiri nZEB, integrate cu tehnologii regenerabile, joacă un rol esențial în atingerea obiectivelor europene de eficiență energetică și reducere a emisiilor de carbon. Acestea nu doar îndeplinesc cerințele legislative, ci și contribuie semnificativ la crearea unui mediu urban sănătos și sustenabil. Implementarea acestor standarde și practici în construcții este vitală pentru asigurarea unui viitor mai curat și mai sănătos pentru generațiile viitoare.
Beneficiile acoperișurilor verzi pe clădirile nZEB
Acoperișurile verzi au devenit o soluție inovatoare și ecologică în contextul realizării clădirilor cu un consum aproape zero de energie (nZEB). Acest tip de infrastructură verde aduce numeroase beneficii, influențând atât performanța la nivel de construcție, cât și impactul urban. În ceea ce privește modelul constructiv al acoperișurilor verzi, acestea pot fi clasificate în diferite categorii: extensiv, semi-intensiv și intensiv, în funcție de adâncimea solului și, implicit, de tipul de vegetație utilizată.
Acoperișurile extensive se adaptează la diferite contexte și cerințe, fiind structuri ușoare, ce sunt potrivite pentru clădiri cu încărcări mai reduse. Acoperișurile intensive și semi-intensive au o înălțime de substrat mai mare, și necesită structuri cu capacitate portantă mai mare pentru a susține greutățile impuse de straturi și vegetație.
La nivelul construcțiilor, acoperișurile verzi aduc economii semnificative de energie, reduc transmiterea sunetului în clădiri, contribuie la tratarea apelor gri și măresc durata de viață a acoperișului. Nu în ultimul rând, acoperișurile verzi pot îmbunătăți performanța panourilor fotovoltaice, oferind astfel o abordare sinergică între soluțiile ecologice.
La nivel urban, acoperișurile și pereții verzi demonstrează un potențial impresionant în susținerea ecosistemelor. Prin atenuarea efectului de insulă de căldură urbană, gestionarea apelor, reducerea zgomotului și îmbunătățirea calității aerului, aceste amenajări contribuie semnificativ la crearea unui mediu urban durabil și sănătos. Implementarea lor la scară largă poate aduce beneficii suplimentare, precum îmbunătățirea esteticii, utilizarea recreativă a spațiilor publice și promovarea biodiversității.
Izolare termică
Acoperișurile verzi oferă izolare termică suplimentară, reducând astfel nevoia de energie pentru încălzire și răcire. Substratul și vegetația acționează ca o barieră termică naturală, contribuind la reglarea temperaturilor interioare și sporind eficiența energetică a clădirilor. Studiile și cercetările în domeniu arată că acoperișurile vegetale reprezintă un controler flexibil al pătrunderii radiațiilor solare și vântului în clădiri, având un impact semnificativ asupra eficienței energetice și confortului termic.
Acoperișurile verzi asigură o reducere a transferului de căldură cu 25% până la 60%, față de acoperișurile convenționale.
Reducerea temperaturii
Vegetația acoperișurilor verzi influențează microclimatul zonei din jur, având un impact semnificativ asupra temperaturilor de suprafață. Evapotranspirația generată de plante contribuie la răcirea mediului înconjurător, astfel temperatura la nivelul clădirilor scade, indiferent de radiațiile solare intense din timpul verii. Efectul de răcire al vegetației de pe acoperișurile verzi contribuie la reducerea insulei de căldură urbană. Acest lucru se realizează prin absorbția și blocarea radiațiilor solare, evapotranspirație și reflectarea luminii solare. Efectul de răcire se manifestă printr-un transfer de căldură mai redus între exteriorul și interiorul clădirii.
Prin utilizarea acoperișurilor verzi, temperatura maximă de suprafață pe timpul zilei, în perioada de vară, poate fi redusă cu 15 - 45 °C, iar temperatura maximă a aerului, cu până la 5 °C.
Contribuția la tratarea apelor gri
Pe lângă beneficiile termice, acoperișurile verzi joacă un rol esențial în gestionarea apelor pluviale. Ele absorb și rețin apa de ploaie, au rol major în prevenirea inundațiilor, eroziunii solului și suprasolicitării sistemelor de canalizare urbană în timpul ploilor abundente. Un acoperiș verde, în general, poate absorbi și reține între 50% și 90% din volumul percipitațiilor. Apa absorbită de vegetație și substrat trece printr-un proces de filtrare natural. Rădăcinile plantelor și substratul rețin particulele de impurități, precum poluarea atmosferică sau alte substanțe nocive din aer.
Astfel, apa care se evacuează din sistemul de acoperiș verde este mai curată, contribuind la îmbunătățirea calității generale a apei. Apa captată de acoperișurile verzi poate fi valorificată în diferite scopuri non-potabile, apele gri pot fi folosite la irigarea acoperișurilor intensive și astfel ele sunt curățate complet, de pe acoperiș e evacuată apa curată.
Durata de viață extinsă a hidroizolației
Structura acoperișului vegetal acționează ca un strat protector, oferind o barieră de protecție împotriva elementelor exterioare, cum ar fi radiațiile ultraviolete, ploaia, căldura și frigul. Acest aspect este deosebit de important pentru membranele hidroizolante, care pot fi sensibile la factori externi și, în absența unui strat protector, pot suferi degradări premature. Acoperișurile verzi reprezintă o investiție valoroasă în construcții, prelungind de 2-3 ori durata de viață a membranelor hidroizolante. Ele pot reduce costurile asociate renovărilor frecvente ale acoperișurilor și pot contribui la atingerea obiectivelor de sustenabilitate în construcții.
Pe plan legislativ, unele regiuni oferă stimulente, certificări sau credite pentru construcțiile durabile, inclusiv pentru acoperișurile verzi.
Contribuția la obținerea certificatelor
În unele cazuri se oferă stimulente, certificări sau credite pentru practicile de construire sustenabilă. Astfel, implementarea acoperișurilor verzi poate aduce beneficii suplimentare și recunoaștere în cadrul programelor de reglementare și certificare pentru construcții sustenabile, de exemplu poate contribui la obținerea punctajelor BREEM și LEED. Un acoperiș biosolar, care combină caracteristicile verzi cu energia solară, poate maximiza aceste beneficii.
Pe lângă beneficiile adăugate la funcționalitatea clădirii, acoperișurile verzi au și o valoare estetică deosebită. Ele contribuie la atractivitatea vizuală a clădirii și promovează biodiversitatea. Vegetația de pe acoperiș creează un aspect armonios și prietenos cu mediul, fiind deosebit de atrăgătoare în mediile urbane. Potrivit studiilor, utilizarea acoperișurilor verzi poate face proprietatea mai atractivă pentru potențialii cumpărători și poate contribui la o creștere a valorii acesteia cu 6 – 15%.
În plus, acoperișurile verzi contribuie la îmbunătățirea calității aerului, captând particulele poluante și CO2 din atmosferă, un aspect esențial în zonele urbane afectate de poluare intensă. Un acoperiș verde de 93 m2 are capacitatea de a îndepărta 18 kilograme de particule poluante din aer, echivalentul emisiilor generate de 15 mașini conduse timp de un an. De asemenea, aceste acoperișuri acționează ca izolatoare fonice, reducând nivelul de zgomot extern și contribuind astfel la crearea unui mediu interior mai liniștit și confortabil.
Avantajele sistemului biosolar față de modulele PV instalate pe acoperișurile convenționale
În era tehnologiei solare în continuă evoluție, problema spațiului și eficienței energetice devine tot mai relevantă în contextul construcțiilor. Construirea unei case cu mansardă, orientate spre sud, poate întâmpina dificultăți în obținerea unei înclinări potrivite pentru panourile solare sau poate implica costuri semnificative, din cauza necesității unui zid suplimentar. Instalarea clasică a sistemelor fotovoltaice se confruntă cu problema spațiului insuficient pe acoperișurile tradiționale, incapabile să găzduiască numărul necesar de panouri pentru a satisface cerințele energetice ale clădirii. O abordare eficientă constă în dezvoltarea unor strategii rentabile pentru maximizarea eficienței energetice și a utilizării surselor regenerabile. În cazul în care legislația impune instalarea de panouri solare pe clădiri, alegerea optimă devine un acoperiș verde tip terasă cu sistem Biosolar, o soluție inovatoare și care combină producția de energie solară cu beneficiile oferite de un acoperiș verde. Această inovație aduce un aport semnificativ la eficiența energetică generală a clădirii, acționând simultan ca generator de energie electrică și izolare termică.
Integrarea inteligentă a tehnologiilor solare și a acoperișurilor verzi într-un singur sistem aduce beneficii multiple, cum ar fi eficiența energetică crescută, utilizarea la maximum a spațiului disponibil, reducerea costurilor de întreținere a clădirii și impactul pozitiv asupra mediului. Cercetările actuale se concentrează pe optimizarea sistemelor fotovoltaice prin integrarea acestora în acoperișurile verzi.
Un aspect esențial al sistemului este datorat evapotranspirației plantelor, care exercită un efect de răcire a mediului înconjurător, cu impact pozitiv implicit asupra panourilor fotovoltaice. Excesul de căldură poate afecta negativ eficiența panourilor, însă răcirea generată de vegetație contribuie la menținerea unei temperaturi optime pentru funcționare și la îmbunătățirea performanței sistemului fotovoltaic. Potrivit studiilor, utilizarea sistemului poate duce la o creștere de până la 15% a producției de energie electrică, în comparație cu acoperișurile convenționale. Temperaturile de suprafață pe acoperișurile verzi sunt semnificativ mai scăzute cu până la 45 grade față de hidroizolațiile clasice de culoare închisă, ceea ce se concretizează într-o producție suplimentară de energie electrică. În funcție de factori, precum tipurile de plante, performanța acoperișului și condițiile climatice, acoperișurile verzi fotovoltaice pot contribui cu până la 8,3% din consumul total de energie al unei clădiri. De asemenea, panourile fotovoltaice asigură o umbrire pentru vegetație, îmbunătățesc rezistența la secetă și contribuie la un impact pozitiv asupra biodiversității.
Ca urmare, sistemul biosolar se impune ca o soluție viabilă și eficientă, în raport cu acoperișurile tradiționale, dotate cu panouri fotovoltaice. Acest sistem poate fi implementat atât pe clădiri noi, cât și pe cele renovate, acoperind întreaga suprafață a acoperișului. Se instalează fără penetrarea hidroizolației, lestat prin balastul substratului și vegetației. Efectele pozitive ale acestei combinații între panouri fotovoltaice și vegetație includ o îmbunătățire a eficienței energetice, o mai bună filtrare a apelor pluviale, o izolare termică eficientă și o creștere semnificativă a biodiversității.
Studii privind eficiența sporită a acoperișului verde asupra clădirilor nZEB
Studiile recente demonstrează că sistemele de acoperișuri verzi reprezintă o soluție viabilă pentru economisirea de energie și reducerea fenomenului de insulă de căldură urbană. Pentru a obține rezultate măsurabile, s-a desfășurat o monitorizare a acoperișului verde instalat pe o clădire în Aprilia, în apropierea orașului Roma, Italia. Pe o parte a acoperișului a fost instalat gazon natural, iar cealaltă parte a rămas în starea inițială, cu acoperiș convențional. În sezonul de toamnă, măsurătorile arată că acoperișul verde menține o stabilitate termică notabilă. Temperaturile de suprafață exterioară și interioară ale acoperișului verde sunt bine diferențiate, fără suprapuneri. Acoperișul convențional, cu țigle, pe de altă parte, prezintă fluctuații termice ridicate, sugerând o inerție termică redusă. Prin analizarea temperaturilor exterioare ale celor două tipuri de acoperiș și temperaturii aerului exterior, se observă că temperaturile acoperișului convențional oscilează în concordanță cu temperatura aerului, spre deosebire de acoperișul verde, care nu prezintă această corelație.
În concluzie, investigația experimentală asupra sistemului de acoperiș verde a dezvăluit beneficii semnificative. Sistemul a prezentat o inerție termică mai mare, transmisie termică mai mică și condiții interioare mai favorabile. Diferența procentuală de rezistență termică între acoperișul verde și cel clasic a fost de aproximativ 50%.
Acoperișul verde se dovedește a fi o soluție eficientă pentru îmbunătățirea performanței energetice a clădirilor nZEB. Acest sistem pasiv nu doar optimizează inerția termică, ci și contribuie la reducerea consumului de energie și la îmbunătățirea confortului interior. În plus, în zonele urbanizate, poate contribui la combaterea fenomenului de insulă de căldură urbană (UHI) și la captarea poluanților atmosferici. Astfel, impactul pozitiv al acoperișurilor verzi devine evident, atât din perspectiva economică, cât și din cea a protejării mediului înconjurător.
Deși acoperișurile verzi pot implica costuri inițiale mai mari, economiile pe termen lung în consumul de energie, impactul redus asupra mediului și performanța îmbunătățită a clădirii le pot face o componentă valoroasă a strategiilor nZEB. Acoperișurile vegetale reprezintă nu doar o opțiune viabilă pentru clădiri, ci și o soluție eficientă la nivel urban, având un impact pozitiv asupra mediului și calității vieții. Prin implementarea acestor sisteme, se deschide calea către un viitor construit sustenabil și ecologic.
